JP2004109209A

JP2004109209A - 光学素子及びその製造方法

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Publication number: JP2004109209A
Application number: JP2002268484A
Authority: JP
Inventors: ▲高▼尾　英昭; Hideaki Takao; Takeshi Okada; 岡田　健
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】カラーフィルタや有機ＥＬ等の光学素子をインクジェット法にて形成する製造方法に関し、隣接画素材料の混じり合いと画素内の材料充填不良が無く、高性能で信頼性の高い光学素子を歩留り良く安価に提供する。
【解決手段】支持基板上にフッ素プラズマ処理を施した隔壁を設け、該隔壁内の画素領域に着弾位置ずれを考慮しながらインクの液滴径を画素幅及び隔壁幅との相対関係にて設定し、機能材料を付与し画素を形成した光学素子およびその製造方法。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビ、パーソナルコンピュータに使用されているカラー液晶表示素子の構成部材であるカラーフィルタ、及び、複数の発光層を備えたフルカラー表示のエレクトロルミネッセンス素子といった光学素子を、インクジェット方式を利用して製造する製造方法に関し、さらには、該製造方法により製造される光学素子、及び該光学素子の一つであるカラーフィルタを用いてなる液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの発達、特に携帯用パーソナルコンピュータの発達に伴い、液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、さらなる普及のためにはコストダウンが必要であり、特にコスト比重の高いカラーフィルタのコストダウンに対する要求が強まっている。
【０００３】
従来から、カラーフィルタの要求特性を満足し、かつ上記要求に応えるべく、種々の方法が試みられているが、未だ全ての要求特性を満足する方法は確立されていない。以下にそれぞれの方法を説明する。
【０００４】
第一の方法は染色法である。染色法は、先ず透明基板上に染色用の材料である、水溶性の高分子材料層を形成し、これをフォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングした後、得られたパターンを染色浴に浸漬して着色されたパターンを得る。この工程を３回繰り返すことにより、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色部からなる着色層を形成する。
【０００５】
第二の方法は顔料分散法であり、近年最も盛んに行われている方法である。この方法は、先ず透明基板上に顔料を分散した感光性樹脂層を形成し、これをフォトリソグラフィー技術にてパターニングすることにより、単色のパターンを得る。この工程を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部からなる着色層を形成する。
【０００６】
第三の方法としては電着法がある。この方法は、予め透明基板上に透明電極をパターニングした後、顔料、樹脂、電解液等の入った電着塗装液に浸漬して第一の色を電着する。この工程を３回繰り返して、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色部からなる着色層を形成し、最後に焼成するものである。
【０００７】
第四の方法としては印刷法がある。具体的には、熱硬化型樹脂に顔料を分散したインクを用い、印刷を３回繰り返すことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂを塗り分けた後、熱硬化させ、着色層を形成するものである。
【０００８】
いずれの方法においても、着色層の上に保護層を形成するのが一般的である。これらの方法に共通している点は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を着色するために同一の工程を３回繰り返す必要があり、生産性の観点からコスト高になることである。また、工程数が多いことにより、歩留まりが低下するという問題も有している。さらに、電着法においては、形成可能なパターン形状が限定されるため、現状の技術ではＴＦＴ型（ＴＦＴ、即ち薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式）の液晶素子の構成には適用上の制限ができる。
【０００９】
また、印刷法は版を介してパターンを転写する為、解像性が悪く、ファインピッチのパターン形成には不向きである。
【００１０】
上記のような欠点を補うべく、近年、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が盛んに検討されている。インクジェット方式を利用した方法は、原理的に製造プロセスが簡便で、低コストであるという利点がある。
【００１１】
一方、インクジェット方式はカラーフィルタの製造に限らず、エレクトロルミネッセンス素子、特に有機材料を用いた素子の製造にも応用が可能である。
【００１２】
エレクトロルミネッセンス素子は、蛍光性の無機及び有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、上記薄膜に電子及び正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子を生成させ、この励起子が失活する際の蛍光或いは燐光の放出を利用して発光させる素子である。このようなエレクトロルミネッセンス素子に用いられる蛍光性材料を、例えばＴＦＴ等素子を作り込んだ基板上にインクジェット方式により付与して発光層を形成し、素子を構成することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、インクジェット方式は製造プロセスの簡略化及びコスト削減を図ることができることから、カラーフィルタやエレクトロルミネッセンス素子といった光学素子の製造へ応用されている。しかしながら、このような光学素子の製造において、インクジェット方式特有の問題として、隣接画素材料との混じり合い（カラーフィルタの場合は「混色」と呼ぶ。）及び画素内の材料充填不良（カラーフィルタの場合は「白抜け」と呼ぶ。）といった問題がある。これらの現象が発生すると、本来必要な機能が満足されなかったり、機能が不均一になったりし、高性能な光学素子を得ることができなくなる。
【００１４】
以下、カラーフィルタを製造する場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
「混色」は、隣接する異なる色の画素（着色部）間においてインクが混ざり合うことにより発生する障害である。ブラックマトリクスを隔壁として、該ブラックマトリクスの開口部にインクを付与して着色部を形成するカラーフィルタの製造方法においては、ブラックマトリクスの開口部の容積に対して、数倍〜数十倍の体積を有するインクを付与する必要がある。インク中に含まれる着色剤や硬化成分等の固形分濃度が高い場合、即ち付与するインクの体積が比較的少ない場合においては、ブラックマトリクスが十分に隔壁として機能し、該ブラックマトリクスの開口部内にインクを保持することができるため、付与されたインクがブラックマトリクスを乗り越えて、隣接する異なる色の着色部にまで到達することはない。しかしながら、インク中の固形分濃度が低い場合、即ち多量のインクを付与する必要がある場合には、隔壁となるブラックマトリクスを超えてインクがあふれてしまうため、隣接する着色部間で混色が発生してしまう。特に、インクジェットヘッドのノズルより安定して吐出可能なインクの粘度には限界があり、インク中に含有される固形分の濃度にも限界があるため、この様な混色を回避するための技術が必須である。
【００１６】
そこで、着色部と隔壁との間におけるインクの濡れ性の差を利用して混色を防止する方法が提案されている。例えば、特開昭５９−７５２０５号においては、インクが目的領域外へ広がることを防止するため、濡れ性の悪い物質で拡散防止パターンを形成する方法が提案されているが、具体的な技術は開示されていない。一方、特開平４−１２３００５号においては、具体的な手法として、撥水、撥油作用の大きなシリコーンゴム層をパターニングして混色防止用の仕切壁とする方法が提案されている。さらに、特開平５−２４１０１１号や特開平５−２４１０１２号においても同様に、遮光層となるブラックマトリクス上にシリコーンゴム層を形成し、混色防止用の隔壁として用いる手法が開示されている。
【００１７】
これらの方法によれば、隔壁の高さをはるかに超える量のインクを付与した場合においても、隔壁の表面層が撥インク性を示すためにインクがはじかれ、隔壁を超えて隣接する着色部にまで及ぶことがなく、有効に混色を防止することができる。
【００１８】
図３にその概念図を示す。図中、１は透明な支持基板、３は隔壁を兼ねたブラックマトリクス、６はインクである。ブラックマトリクス３の上面が撥インク性を有する場合には、図３（ｂ）に示すように、付与されたインク６がブラックマトリクス３の開口部中に保持され、隣接する着色部にまで達することはない。しかしながら、ブラックマトリクス３の上面の撥インク性が低い場合には、図３（ａ）に示すように、付与されたインク６がブラックマトリクス３上全体に濡れ広がり、隣接する開口部に付与されたインクと混じり合ってしまう。
【００１９】
また、一般的にはシリコン化合物を用いるよりも、フッ素化合物を用いる方がより優れた撥インク性を得ることができる。例えば、特開２０００−３５５１１号において、遮光部上にポジ型のレジストパターンを形成し、さらに該パターン上に撥インク処理剤を塗布する方法が開示されており、撥インク処理剤としては、フッ素化合物を用いることが開示されている。しかしながら、この方法の場合、遮光部上に設けられたポジ型レジストパターンを着色部形成後に除去する必要があるが、レジストパターンを除去する際に画素の溶解、剥離、膨潤といった問題を生じる場合がある。
【００２０】
また、樹脂層の表面をフッ素化する手法としては、日本化学会誌、１９８５（１０）ｐ．１９１６〜１９２３において、フッ素化合物の反応ガスをプラズマ化して処理する方法が提案されている。さらに、この技術をカラーフィルタに適用した例としては、特開平１１−２７１７５３号において、隔壁をインクに対して親和性を有する下層と、非親和性を有する上層の多層構造とし、上層をインクに対して非親和性とする手法として、フッ素化合物を含むガスによりプラズマ処理する方法が開示されている。
【００２１】
しかしながら、上述した手法はいずれも隔壁を多層化するものであり、フォトリソグラフィ工程を複数回実施する必要があることから、プロセスの複雑化、コストアップ、ひいては歩留まり低下を招くという問題がある。
【００２２】
さらに、以上の種々の方法による撥インク性の隔壁を作り隣接画素との混色を抑えうる状態を作った場合でも、付与されるインクの液滴径があるサイズを越え、インク端部が隣接画素の端部に掛かる以上の大きさが有る場合には、隣接画素への流れ込みを防ぐことが出来ないという問題がある。この現象は、付与されるインクの着弾位置ずれの影響も受ける事は明白である。従って、図２（ｂ）に示した様に、混色の観点からは付与されるインクの液滴径の最外部が隣接画素に掛からない事が必須要件となる。
【００２３】
一方、「白抜け」は、主に付与されたインクが隔壁によって囲まれた領域内に十分且つ均一に拡散することができないことに起因して発生する障害であり、色ムラやコントラストの低下といった表示不良の原因となる。
【００２４】
図４に、白抜けの概念図を示す。図中、図３と同じ部材には同じ符号を付した。また、８は白抜け部分である。
【００２５】
近年、ＴＦＴ型液晶素子用のカラーフィルタにおいては、ＴＦＴを外光から保護する目的で、或いは開口率を大きくして明るい表示を得る目的で、ブラックマトリクス３の開口部形状が複雑になっており、複数のコーナー部を有するものが一般的に使用されているため、図４（ａ）に示すように、該コーナー部に対してインク６が十分に拡散しないという問題が発生する。また、ブラックマトリクス３を形成する際には、一般的にレジストを用いたフォトリソグラフィ工程が使用されており、レジストに含まれる種々の成分により透明な支持基板１の表面に汚染物が残付着して、インク６の拡散の妨げとなる場合がある。さらに、透明な支持基板１の表面に比べて、ブラックマトリクス３の側面の撥インク性が極端に高い場合、図４（ｂ）に示すように、ブラックマトリクス３の側面でインク６がはじかれてしまうため、インク６とブラックマトリクス３が接する部分で色が薄くなるという問題が発生する場合もある。
【００２６】
このような混色や白抜けの問題を解決する手法として、特開平９−２０３８０３号においては、ブラックマトリクス（凸部）に囲まれた領域（凹部）が、水に対して２０°以下の接触角となるよう親インク処理された基板を用いることが提案されている。親インク性を付与する方法としては、水溶性のレベリング剤や水溶性の界面活性剤が例示されている。さらに、上述した混色に対する問題を同時に解決するために、凸部の表面を予め撥インク処理剤で処理して撥インク性を付与する手法が開示されており、撥インク処理剤としてフッ素含有シランカップリング剤を用い、フッ素系の溶剤でコートする方法が例示されている。また、この際、凸部の表面層のみを選択的に撥インク化し、凸部の側面を撥インク化しないための手法として、
▲１▼凸部自体がそのような性質を生じるよう２種類の材料を積層する、
▲２▼凸部以外の部分をレジストで覆って、凸部の上面のみを撥インク処理する、
▲３▼透明基板上にレジスト層を形成し、全面を撥インク処理した後、フォトリソ工程によりレジスト層をパターニングして凸部を形成する、等の方法が例示されている。
【００２７】
また、特開平９−２３０１２９号においては、同様に、凹部を親インク処理する方法として、エネルギー線を照射する方法が開示されている。この場合にも、凸部の表面層のみを撥インク処理する方法として、ガラス基板上に凸部形成用の感光性材料を塗布し、全面を撥インク処理剤にて処理した後、フォトリソグラフィ工程により感光性材料をパターニングする手法が例示されている。その後、エネルギー線の照射により凸部と凹部を同時に、もしくはどちらかを選択的に親インク化処理するものである。
【００２８】
しかしながら、これらの方法はいずれも凸部の表面を撥インク処理した後に凹部を親インク処理するものであることから、親インク処理を行う際に撥インク処理された凸部の表面の撥インク性を低下させてしまうという問題がある。そのため、透明基板表面及びブラックマトリクスの側面においては十分な親インク性を、ブラックマトリクスの上面においては十分な撥インク性をそれぞれ得ることは困難である。
【００２９】
さらに、以上の様な種々の方法により親インク性の凹部を作り、付与されるインクの広がりを確保しえる状態を作った場合でも、付与されるインクの液滴径があるサイズ以内で、インク端部が画素凹部の両端部に掛からない大きさの場合には、画素内の白抜けを防ぐことが出来ないという問題がある。この現象は、付与されるインクの着弾位置ずれの影響も受ける事は明白である。従って、図２（ａ）に示した様に、白抜けの観点からは付与されるインクの液滴径の最外部は画素凹部両端に必ず掛かる事が必須要件となる。
【００３０】
上記問題は、インクジェット方式によりエレクトロルミネッセンス素子を製造する場合にも同様に生じる。即ち、エレクトロルミネッセンス素子において、例えばＲ、Ｇ、Ｂの各光を発光する有機半導体材料をインクとして用い、隔壁で囲まれた領域に該インクを付与して画素（発光層）を形成する際に、隣接する発光層間でインクが混じり合った場合、当該発光層では所望の色、輝度の発光が得られないという問題が生じる。また、単一色の発光層であっても、隔壁内に充填するインク量を均一化しているため、隣接画素へインクが流入すると、インク量に不均一性が生じ、輝度ムラとして認識され、問題となる。また、隔壁で囲まれた領域内に十分にインクが拡散しなかった場合には、発光層と隔壁との境界部分で十分な発光輝度が得られないという問題を生じる。尚、以下の記述においては、便宜上、エレクトロルミネッセンス素子を製造する場合においても、隣接する発光層間でのインクの混じり合いを「混色」、発光層と隔壁の境界部でのインクの反発による発光輝度ムラの発生を「白抜け」と記す。
【００３１】
本発明の目的は、カラーフィルタやエレクトロルミネッセンス素子といった光学素子を、インクジェット方式を利用して簡便なプロセスで安価に製造するに際して、上記各問題点を解決し、信頼性の高い光学素子を歩留まり良く提供することにある。具体的には、隔壁で囲まれた画素領域内にインクを付与する際に、隣接する画素間での混色を防止し、且つ、該領域内でインクを十分に拡散させて表面が平坦な画素を形成することにある。本発明ではさらに、該製造方法によって得られた光学素子を用いて、カラー表示特性に優れた液晶素子をより安価に提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に鋭意検討を行なった結果、本発明者らは、隔壁に対する撥インク性の付与と共に画素幅及び隔壁幅と着弾位置ずれを考慮したインクの液滴径をある関係にした場合に混色、白抜けの無い良好な描画状態を作り得る事を見出した。
【００３３】
すなわち本発明の第一は、支持基板上に少なくとも複数の画素と各隣接画素間に配設した隔壁とを有する光学素子の製造方法であって、
支持基板上に樹脂組成物からなる隔壁領域を形成する工程と、
少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下で、該支持基板上にプラズマ照射するプラズマ処理工程と、
該隔壁に囲まれた画素領域に下記一般式（１）を満足する液滴径Ｘのインクをインクジェット方式により付与して画素を形成する工程とを有することを特徴とする光学素子の製造方法である。
Ｓ＋２α＜Ｘ＜Ｓ＋２（Ｌ−α）　　（１）
但し、Ｘ：液滴径（μｍ）
Ｓ：画素幅（μｍ）
Ｌ：隔壁幅（μｍ）
α：着弾位置ずれ（μｍ）
尚、本発明において上記「インク」とは、乾燥硬化した後に、例えば光学的、電気的に機能性を有する液体を総称し、通常用いられる着色材料に限定されるものではない。
【００３４】
上記本発明は、上記プラズマ処理後の隔壁の表面粗さが、プラズマ処理前の表面粗さよりも大であること、上記隔壁をカーボンブラックを含む樹脂組成物で形成すること、特に、上記プラズマ処理後の隔壁の表面の平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ〜５０ｎｍであること、及び、上記プラズマ処理後の隔壁表面の純水に対する接触角が１１０°以上であり、支持基板表面の純水に対する接触角が２０°以下であること、を好ましい態様として含むものである。
【００３５】
また、本発明は、上記プラズマ処理工程で導入するガスとして、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択される少なくとも１種のハロゲンガス、或いは、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択される少なくとも１種のハロゲンガスとＯ_２ガスとの混合ガスであり、Ｏ_２の混合比率が３０％以下であるガスを好ましく用いるものである。
【００３６】
さらに本発明は、上記インクが少なくとも硬化成分、水、有機溶剤を含有すること、前記支持基板が透明基板であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタを製造すること、或いは、前記画素が発光層であり、前記発光層を挟んで上下に電極を有するエレクトロルミネッセンス素子を製造すること、を好ましい態様として含むものである。
【００３７】
また、本発明の第二は、支持基板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する隔壁とを少なくとも有し、上記本発明の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子である。
【００３８】
上記本発明の第二は、隔壁が遮光層であることを好ましい態様として含むものであり、また、支持基板が透明基板であり、上記画素が着色剤を含有するインクで形成された着色部であり、複数色の着色部を備えたカラーフィルタであること、特に、上記着色部上に保護層を有すること、及び、表面に透明導電膜を有すること、を好ましい態様として含むものである。さらに本発明の第二は、上記画素が発光層であり、該発光層を挟んで上下に電極を有するエレクトロルミネッセンス素子であることを好ましい態様として含むものである。
【００３９】
さらに本発明の第三は、一対の基板間に液晶を挟持してなり、一方の基板が上記本発明の光学素子を用いて構成されたことを特徴とする液晶表示素子である。本発明によれば、コントラストの高い撥インク性を有する隔壁領域と親インク性を有する画素領域を形成することができ、かつインクの着弾位置ずれを考慮しながら、少なくとも画素幅両端と接触し、かつ隣接画素にはかからないサイズのインク液滴径にてインクジェット描画を行うことで混色・白抜けの無い良好な画素部分を形成でき、品質の優れた光学素子を提供することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の光学素子の製造方法は、隔壁を形成した支持基板上に少なくともプラズマ処理を施した後、該隔壁で囲まれた領域にインクジェット方式により液滴径を規定したインクを付与して画素を形成することに特徴を有する。本発明の製造方法で製造される本発明の光学素子としては、カラーフィルタ及びエレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。先ず、本発明の光学素子について実施形態を挙げて説明する。
【００４１】
図８に、本発明の光学素子の一実施形態であるカラーフィルタの一例の断面を模式的に示す。図中、１０１は支持基板としての透明基板、１０２は隔壁を兼ねたブラックマトリクス、１０３は画素である着色部、１０４は必要に応じて形成される保護層である。本発明のカラーフィルタを用いて液晶素子を構成する場合には、着色部１０３上或いは、着色部１０３上に保護層１０４を形成したさらにその上に、液晶を駆動するためのＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）等透明導電材からなる透明導電膜が形成されて提供される場合もある。
【００４２】
図９に、図８のカラーフィルタを用いて構成された、本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図を示す。図中、１０７は共通電極（透明導電膜）、１０８は配向膜、１０９は液晶、１１１は対向基板、１１２は画素電極、１１３は配向膜であり、図８と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４３】
カラー液晶素子は、一般的にカラーフィルタ側の基板１０１と対向基板１１１とを合わせ込み、液晶１０９を封入することにより形成される。液晶素子の一方の基板１１１の内側に、ＴＦＴ（図示せず）と画素電極１１２がマトリクス状に形成されている。また、カラーフィルタ側の基板１０１の内側には、画素電極１１２に対向する位置に、Ｒ、Ｇ、Ｂが配列するように、カラーフィルタの着色部１０３が形成され、その上に透明な共通電極１０７が形成される。さらに、両基板の面内には配向膜１０８，１１３が形成されており、液晶分子を一定方向に配列させている。これらの基板は、スペーサー（図示せず）を介して対向配置され、シール材（図示せず）によって貼り合わされ、その間隙に液晶１０９が充填される。
【００４４】
上記液晶素子は、透過型の場合には、基板１１１及び画素電極１１２を透明素材で形成し、それぞれの基板の外側に偏光板を接着し、一般的に蛍光灯と散乱板を組み合わせたバックライトを用い、液晶化合物をバックライトの光の透過率を変化させる光シャッターとして機能させることにより表示を行う。また、反射型の場合には、基板１１１或いは画素電極１１２を反射機能を備えた素材で形成するか、或いは、基板１１１上に反射層を設け、透明基板１０１の外側に偏光板を設け、カラーフィルタ側から入射した光を反射して表示を行う。
【００４５】
また、図７に、本発明の光学素子の他の実施形態である、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」と記す）の一例の断面模式図を示す。図中、９１は支持基板である駆動基板、９２は隔壁、９３は画素である発光層、９４は透明電極、９６は金属層である。この図では、簡略化のために一つの画素領域のみを示している。
【００４６】
駆動基板９１には、ＴＦＴ（図示せず）、配線膜及び絶縁膜等が多層に積層されており、金属層９６及び発光層９３毎に配置した透明電極９４間に発光層単位で電圧を印加可能に構成されている。駆動基板９１は公知の薄膜プロセスによって製造される。
【００４７】
本発明の有機ＥＬ素子の構造については、少なくとも一方が透明または半透明である一対の陽極及び陰極からなる電極間に、樹脂組成物からなる隔壁内に少なくとも発光材料を充填されてなる構成であれば、特に制限はなく、その構造は公知のものを採用することができ、また本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて各種の改変を加えることができる。
【００４８】
その積層構造は、例えば、
（１）電極（陰極）／発光層／正孔注入層／電極（陽極）
（２）電極（陽極）／発光層／電子注入層／電極（陰極）
（３）電極（陽極）／正孔注入層／発光層／電子注入層／電極（陰極）
（４）電極（陽極または陰極）／発光層／電極（陰極または陽極）
があるが、本発明は上記のいずれの構成の有機化合物層を設けた積層構造体を有するＥＬ素子に対しても適用することができる。
【００４９】
上記（１）は２層構造、（３）は３層構造（４）は単層構成と称されるものである。本発明の有機ＥＬ素子はこれらの積層構造を基本とするが、これら以外の（１）から（４）を組み合わせた構造やそれぞれの層を複数有していてもよい。また、カラーフィルタと組み合わせることによって、フルカラー表示を実現しても良い。これらの積層構造からなる本発明の有機ＥＬ素子の形状、大きさ、材質、製造方法等は該有機ＥＬ素子の用途等に応じて適宜選択され、これらについては特に制限はない。
【００５０】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層に用いられる発光材料は特に限定されず、種々のものを適用することができる。具体的には、低分子蛍光体や高分子蛍光体が好ましく、高分子蛍光体がさらに好ましい。
【００５１】
例えば、低分子有機化合物としては、特に限定されるものではないが、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体等を用いることができる。具体的には、例えば特開昭５７−５１７８１号、特開昭５９−１９４３９３号公報に記載されているもの等、公知のものが使用可能である。
【００５２】
また、発光材料として使用可能な高分子有機化合物としては、特に限定されるものではないが、ポリフェニレンビニレン、ポリアリレン、ポリアルキルチオフェン、ポリアルキルフルオレン等を挙げることができる。
【００５３】
尚、本発明の有機ＥＬ素子に用いる高分子蛍光体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。蛍光の量子収率の高い高分子蛍光体を得る観点からは完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。また本発明の有機ＥＬ素子は、薄膜からの発光を利用するので該高分子蛍光体は、固体状態で蛍光を有するものが用いられる。
【００５４】
該高分子蛍光体に対する良溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレンなどが例示される。高分子蛍光体の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に０．１重量％以上溶解させることができる。
【００５５】
本発明の有機ＥＬ素子において、発光材料を含む層と陰極との間にさらに電子輸送層を設ける場合の電子輸送層中に使用する、或いは正孔輸送材料及び発光材料と混合使用する電子輸送性材料は、陰極より注入された電子を発光材料に伝達する機能を有している。このような電子輸送性材料について特に制限はなく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【００５６】
該電子輸送性材料の好ましい例としては、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、複素環テトラカルボン酸無水物、或いはカルボジイミド等を挙げることができる。
【００５７】
さらに、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等を挙げることができる。また、発光層を形成する材料として開示されているが、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体等も電子輸送材料として用いることができる。
【００５８】
次に、本発明の一例である積層構造を有する有機ＥＬ素子の代表的な作製方法について述べる。陽極及び陰極からなる一対の電極で、透明または半透明な電極としては、例えば、透明ガラス、透明プラスチック等の透明基板の上に、透明または半透明の電極を形成したものが用いられる。
【００５９】
本発明の発光素子において、発光層は一般には適当な結着性樹脂と組み合わせて薄膜を形成する。上記結着剤としては広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合して用いても良い。陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、或いは酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅が好ましい。またポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィド或いはポリピロール等の導電性ポリマーも使用出来る。
【００６０】
一方、陰極材料としては仕事関数が小さな銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、マンガン、インジウム、クロム或いはこれらの合金が用いられる。
【００６１】
以下に、図面を参照して本発明の光学素子の製造方法について説明する。
【００６２】
図１は本発明の光学素子の一例であるカラーフィルタの製造方法を模式的に示す工程図である。以下に各工程について説明する。尚、以下の工程（１）〜（７）は図１の（１）〜（７）に対応する。また、図１の各工程において紙面左側の（ａ）は上方より見た平面模式図、紙面右側の（ｂ）は（ａ）のα−β断面模式図である。図中、１は支持基板、２は黒色レジスト層、３は隔壁にあたるブラックマトリクス、４は隔壁３の開口部、５はインクジェットヘッド、６はインク、７は画素にあたる着色部である。
【００６３】
工程（１）
支持基板１を用意する。支持基板１は、図８に例示したカラーフィルタを製造する場合には透明基板１０１であり、一般にはガラス基板が用いられるが、液晶素子を構成する目的においては、所望の透明性、機械的強度等の必要特性を有するものであれば、プラスチック基板なども用いることができる。
【００６４】
なお、図７に例示したＥＬ素子を製造する場合には、支持基板１は透明電極９４を形成した駆動基板９１であり、図７の如く当該基板側から光を照射する場合には、駆動基板９１にガラス基板などの透明基板を用いる。該基板には後工程で発光層９３の材料が付着しやすいように、その表面に対して、プラズマ処理、ＵＶ処理、カップリング処理等の表面処理を施すことが好ましい。
【００６５】
工程（２）
支持基板１上に、ブラックマトリクス３を形成するための黒色レジスト層２を形成する。該ブラックマトリクス３は、図８の１０２で示したように、隣接する画素間を遮光する遮光層とすることが好ましい。また、ブラックストライプとすることもできる。さらに、ＥＬ素子を製造する場合にも遮光層とすることが可能である。
【００６６】
本発明において、ブラックマトリクス３を形成するために用いられる樹脂組成物としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミドを含むポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂などの感光性または非感光性の樹脂材料を用いることができるが、２５０℃以上の耐熱性を有することが好ましく、その点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。
【００６７】
そして、上記樹脂組成物中に遮光剤を分散せしめた黒色樹脂組成物を用いて黒色レジスト層２を形成する。該遮光剤としては、後述するように、ブラックマトリクス３の高い撥インク性及び適度な表面粗さを得る上でカーボンブラックを用いることが望ましく、該カーボンブラックとしては、チャネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラックと呼ばれているコンタクト法で製造されたもの、ガスファーネストブラック、オイルファーネストブラックと呼ばれているファーネスト法で製造されたもの、サーマルブラック、アセチレンブラックと呼ばれているサーマル法で製造されたものなどを用いることができるが、特に、チャネルブラック、ガスファーネストブラック、オイルファーネストブラックが好ましい。さらに必要に応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂの顔料の混合物などを加えても良い。また、一般に市販されている黒色レジストを用いることもできる。必要に応じて高抵抗化した遮光層を用いても良い。
【００６８】
また、形成する光学素子によっては、透明な樹脂のみによる隔壁を作っても良い。
【００６９】
黒色レジスト層２は、スピンコート、ロールコート、バーコート、スプレーコート、ディップコート、或いは印刷法等の方法により形成することができる。
【００７０】
工程（３）
黒色レジスト層２を用いフォトリソグラフィ等によりパターニングすることで複数の開口部４を有するブラックマトリクス３を形成する。また、非感光性材料を用いる場合には、フォトレジストをマスクにして、ウェット或いはドライエッチングにより、もしくはリフトオフによりパターニングして形成しても良い。
【００７１】
なお、ブラックマトリクス３を形成した支持基板１に必要によっては、ドライエッチング処理を施してもよい。即ち、酸素、アルゴン、ヘリウムのうちから選択される少なくとも１種を含むガスを導入し、減圧雰囲気下或いは大気圧雰囲気下で支持基板１にプラズマ照射を行う減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理を行う。
【００７２】
当該ドライエッチング処理を行った場合、ブラックマトリクス３の形成工程において支持基板１の表面に付着した汚染物を除去し、該表面を清浄化して後工程におけるインク６の濡れ性（親インク性）を向上し、開口部４内でインク６を良好に拡散させることができるようになる。さらに、当該プラズマ処理によって、ブラックマトリクス３の表層が粗面化され、撥インク性が向上する。
【００７３】
工程（４）
必要に応じてドライエッチング処理を施した支持基板１に少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下でプラズマ照射を行う。当該プラズマ処理により、導入ガス中のフッ素またはフッ素化合物がブラックマトリクス３の表層に入り込み、撥インク性が増大する。
【００７４】
特に、ブラックマトリクス３をカーボンブラックを含む樹脂組成物で構成した場合には、非常に高い撥インク性が発現する。その理由としては、プラズマ中でのカーボンブラックの露出により、フッ素またはフッ素化合物が該カーボンブラックと結合するためと考えられる。よって、本発明においては、ブラックマトリクス３にカーボンブラックを含ませておくことが望ましい。
【００７５】
本工程において導入する、少なくともフッ素原子を含有するガスとしては、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択されるハロゲンガスを１種以上用いることが好ましい。特に、Ｃ_５Ｆ_８（オクタフルオロシクロペンテン）は、オゾン破壊能が０であると同時に、大気寿命が従来のガスに比べて（ＣＦ_４：５万年、Ｃ_４Ｆ_８：３２００年）０．９８年と非常に短い。従って、地球温暖化係数が９０（ＣＯ_２＝２とした１００年積算値）と、従来のガスに比べて（ＣＦ_４：６５００、Ｃ_４Ｆ_８：８７００）非常に小さく、オゾン層や地球環境保護に極めて有効であり、本発明で使用する上で望ましい例である。
【００７６】
さらに、導入ガスとしては、必要に応じて酸素、アルゴン、ヘリウム等のガスを併用しても良い。本発明においては、上記ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択されるハロゲンガスを１種以上とＯ_２との混合ガスを用いると、本工程による撥インク性の程度を制御することが可能になる。但し、当該混合ガスにおいて、Ｏ_２の混合比率が３０％を超えるとＯ_２による酸化反応が支配的になり、撥インク性向上効果が妨げられるため、また、Ｏ_２混合比率が３０％を超えると樹脂に対するダメージが顕著になるため、当該混合ガスを用いる場合にはＯ_２の混合比率が３０％以下の範囲で使用する必要がある。
【００７７】
本工程におけるプラズマの発生方法としては、低周波放電、高周波放電、マイクロ波放電等の方式を用いることができ、プラズマ照射の際の圧力、ガス流量、放電周波数、処理時間等の条件は、任意に設定することができる。
【００７８】
図５に、本発明のプラズマ処理工程に用いることが可能なプラズマ発生装置の模式図を示す。図中、９は上部電極、１０は下部電極、１１は被処理基板、１２は高周波電源である。当該装置は平行平板の２極電極に高周波電圧を印加して、プラズマを発生させる。図中（ａ）はカソードカップリング方式、（ｂ）はアノードカップリング方式の装置を示し、どちらの方式においても、圧力、ガス流量、放電周波数、処理時間等の条件によって、ブラックマトリクス３表面の撥インク性、表面粗さ、支持基板１表面の親インク性を所望の程度とすることができる。
【００７９】
図５に示したプラズマ発生装置において、（ａ）のカソードカップリング方式はドライエッチング処理時間を短くすることが可能であり、当該処理工程に有利である。また、（ｂ）のアノードカップリング方式では、必要以上に支持基板１にダメージを与えることがない点で有利である。よって、プラズマ処理工程に用いるプラズマ発生装置は、支持基板１やブラックマトリクス３の材料に応じて選択すればよい。
【００８０】
本発明にかかるブラックマトリクス３表面の、プラズマ処理後の撥インク性の程度は、純水によって測定した接触角が１１０°以上であることが好ましい。当該接触角が１１０°未満では混色が生じやすく、多量のインク量を付与することができない。特に、カラーフィルタを製造する場合には、色純度の高いカラーフィルタの製造が難しくなる。従来の方法においては、ブラックマトリクス３表面の撥インク性を１１０°以上にすることは難しく、高撥インク性の材料として用いられているＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）においても１１０°弱であった。
【００８１】
本発明においては、ブラックマトリクス３をカーボンブラックを含む樹脂組成物で形成し、プラズマ処理を施すことによって、前記した理由により、ブラックマトリクス３表面の撥インク性を１１０°以上と高くすることが可能であり、好ましくは、１２０°以上１３５°以下である。ブラックマトリクス３表面の撥インク性は１３５°以下とすることで、インク量が少ない場合の白抜けを防止することができる。
【００８２】
また、支持基板１表面の親インク性は、純水によって測定した接触角が２０°以下であることが好ましい。純水に対する接触角を２０°以下とすることによって、支持基板１表面にインクが良好に濡れ広がり、ブラックマトリクス３表面の撥インク性が高くとも、白抜けが生じることがない。特に、１０°以下とすることが望ましい。
【００８３】
また、本発明者は、白抜けがブラックマトリクス３表面の撥インク性、支持基板１表面の親インク性のみならず、ブラックマトリクス３上面及び側面の表面粗さにも依存していることを見出した。インクジェット方式により開口部４に付与されたインク６は、図６（ａ）に示したように、ブラックマトリクス３で囲まれた凹部を満たし、ブラックマトリクス３上面付近では表面の撥インク性によってインク６の広がりが抑制される。多量に充填されたインク６は加熱処理等の硬化処理により体積が減少していくが、この時、ブラックマトリクス３表面の表面粗さが大きい（粗い）場合には、インクとの接触面積が大きいことから、側面において一旦ブラックマトリクス３表面と接触したインク６は表面の撥インク性に関わらず当該接触状態を保持しやすく、インク６が完全に硬化した後は図６（ｂ）に示すように、画素表面が平坦化し易い。
【００８４】
一方、ブラックマトリクス３表面が平滑な場合には、インク６が一旦濡れ広がった位置から硬化時の体積減少に伴って、ブラックマトリクス３表面の撥インク性によってその側面からはじかれてその位置を下方に下げてしまうため、図６（ｂ）に示すように画素の断面が凸形状になり、画素の周縁部においてカラーフィルタであれば濃度が薄くなり、ＥＬ素子であれば発光輝度の低下を生じてしまう。
【００８５】
このような理由から、本発明においては、ブラックマトリクス３の表面は、平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ以上であることが望ましい。また、該平均粗さ（Ｒａ）が５０ｎｍを超えるとパターンの直線性に影響を及ぼし、開口寸法のばらつきを生じて開口率を大きくできないという問題を生じる。よって、ブラックマトリクス３表面の平均粗さ（Ｒａ）としては３ｎｍ〜５０ｎｍが望ましく、より望ましくは４ｎｍ〜２０ｎｍとすることによって、パターン形状に影響を与えることなく白抜けを防止し、画素表面が平坦化する。
【００８６】
本発明においては、ブラックマトリクス３をカーボンブラックを含む樹脂組成物で形成し、プラズマ処理の条件を設定することによって、表面粗さを制御することができる。即ち、プラズマ処理におけるプラズマ発生方法、電極間距離、ガス種、ＲＦパワー、処理時間によって表面粗さの状態が異なるが、特にガス種に大きく依存する。例えば、フッ素原子を含有するガスとしてＣＦ_４を用いた場合と、ＣＦ_４とＯ_２との混合ガスを用いた場合では、表面粗さは混合ガスを用いた場合の方が大きくなる。また、当該混合ガスにおけるＯ_２ガスの混合比率によっても表面粗さが異なり、撥インク性を考慮し、さらに、前記したＯ_２による酸化反応を考慮した上で、Ｏ_２の混合比率は３０％以下であり、望ましくは１０〜２０％である。
【００８７】
上記したように、本発明にかかるドライエッチング処理及びプラズマ処理を施すことによって、ブラックマトリクス３のみが撥インク性と適度な表面粗さを有し、該ブラックマトリクス３に囲まれた領域に露出した支持基板１の表面が親インク性を有した基板を得ることができる。
【００８８】
工程（５）
インクジェット記録装置を用いて、インクジェットヘッド５より、Ｒ、Ｇ、Ｂのインク６をブラックマトリクス３で囲まれた領域（開口部４）に付与する。
【００８９】
本発明においては、該インクの液滴径を着弾位置ずれを考慮しながら、隔壁にあたるブラックマトリクスの幅及び開口部にあたる画素幅との関係にて設定する。具体的には、インクの液滴径が着弾する時にその両端が必ず開口部の両端をカバーする径以上であり、かつその両端が隣接画素の端部に決して掛からない径以下である事を必須とする。この概略を示したのが、図２であり、この図においてのインクの液滴径は（ａ）より大きく（ｂ）より小さい範囲で設定する。
【００９０】
（ａ）より大きく設定することで、必ず隔壁の両端にインクが接触することで端部からの伝播により画素内へのインクの広がりを効果的に促進することができる。また、（ｂ）より小さく設定することで、隣接画素への流れ込みは防止できると共に、隔壁上に接触したインクは隔壁上に施された撥インク性の力によって画素内へ引き込まれる挙動を示す。従って、これらの範囲にインク液滴径を設定することで混色せず、スムースに画素内への均一なインクの充填が可能となる。画素内への充填をより効果的に行なう為には、インクの濃度を調整し、複数回の充填で一画素を形成するのが好ましい。さらに隣接画素との吐出タイミングは同一にしない様に設定することがより効果的である。
【００９１】
インク液滴径を設定する方法としては、所望のサイズを吐出できるノズル径をもつヘッドを用いたり駆動波形の制御を行なう事で吐出量の調整を行なう。
【００９２】
この際、吐出量のバラツキを考慮し、インク液滴径のバラツキが設定値の範囲に入るような値にする。
【００９３】
インクジェットとしては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能である。また、インク６としては、カラーフィルタの場合には硬化後にＲ、Ｇ、Ｂの着色部を形成するように各色の着色剤を含むもの、ＥＬ素子の場合には、硬化後に電圧印加によって発光する発光層を形成する材料を用いる。いずれの場合も、インク６は硬化成分、水、溶剤を少なくとも含むものが好ましい。以下に、本発明の製造方法によってカラーフィルタを製造する場合に用いるインクの組成についてさらに詳細に説明する。
【００９４】
〔１〕着色剤
本発明でインク中に含有させる着色剤としては、染料系及び顔料系共に使用可能であるが、顔料を使用する場合には、インク中で均一に分散させるために別途分散剤の添加が必要となり、全固形分中の着色剤比率が低くなってしまうことから、染料系の着色剤が好ましく用いられる。また、着色剤の添加量としては、後述する硬化成分と同量以下であることが好ましい。
【００９５】
〔２〕硬化成分
後工程におけるプロセス耐性、信頼性等を考慮した場合、熱処理或いは光照射等の処理により硬化し、着色剤を固定化する成分、即ち架橋可能なモノマー或いはポリマー等の成分を含有することが好ましい。特に、後工程における耐熱性を考慮した場合、硬化可能な樹脂組成物を用いることが好ましい。具体的には、例えば基材樹脂として、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、アミド基等の官能基を有するアクリル樹脂、シリコン樹脂；またはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体或いはそれらの変性物；またはポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール等のビニル系ポリマーが挙げられる。さらに、これらの基材樹脂を光照射或いは加熱処理により硬化させるための架橋剤、光開始剤を用いることが可能である。具体的には、架橋剤としては、メチロール化メラミン等のメラミン誘導体が、また光開始剤としては重クロム酸塩、ビスアジド化合物、ラジカル系開始剤、カチオン系開始剤、アニオン系開始剤等が使用可能である。また、これらの光開始剤を複数種混合して、或いは他の増感剤と組み合わせて使用することもできる。
【００９６】
〔３〕溶剤
本発明で使用されるインクの媒体としては、水及び有機溶剤の混合溶媒が好ましく使用される。水としては種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン水）を使用することが好ましい。
【００９７】
有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類またはケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜４個の炭素を含有するアルキレングリコール類；グリセリン類；エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン等の中から選択することが好ましい。
【００９８】
また、上記成分の他に、必要に応じて所望の物性値を持つインクとするために、沸点の異なる２種類以上の有機溶剤を混合して用いたり、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加しても良い。
【００９９】
工程（６）〜（７）
熱処理、光照射等必要な処理を施し、インク６中の溶剤成分を除去して硬化させることにより、画素にあたる着色部７を形成する。
【０１００】
さらに、カラーフィルタの場合には、前記したように、必要に応じて保護層や透明導電膜を形成する。この場合の保護層としては、光硬化タイプ、熱硬化タイプ、或いは光熱併用硬化タイプの樹脂材料、或いは、蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとした場合の透明性を有し、その後の透明導電膜形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐えうるものであれば使用可能である。また、透明導電膜は、保護層を介さずに着色部上に直接形成しても良い。
【０１０１】
以下に実施例を挙げ、さらに詳しく説明する。
【０１０２】
（実施例１）
〔ブラックマトリクスの形成〕
ガラス基板（コーニング製「１７３７」）上に、カーボンブラックを含有する黒色レジスト（新日鉄化学製「Ｖ−２５９ＢＫレジスト」）を塗布し、所定の露光、現像、ポストベーク処理を行って、膜厚２μｍ、７５μｍ×２２５μｍの長方形の開口部を有するブラックマトリクスパターン（隔壁）を作製した。
【０１０３】
〔インクの調整〕
下記に示す組成からなるアクリル系共重合体を熱硬化成分として用い、以下の組成にてＲ、Ｇ、Ｂの各インクを調製した。
硬化成分
メチルメタクリレート　　　　　　　５０重量部
ヒドロキシエチルメタクリレート　　３０重量部
Ｎ−メチロールアクリルアミド　　　２０重量部
Ｒインク
Ｃ．Ｉ．アシッドオレンジ１４８　　３．５重量部
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９　　　０．５重量部
ジエチレングリコール　　　　　　　　３０重量部
エチレングリコール　　　　　　　　　２０重量部
イオン交換水　　　　　　　　　　　　４０重量部
上記硬化成分　　　　　　　　　　　　　６重量部
Ｇインク
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３　　　　　２重量部
亜鉛フタロシアニンスルホアミド　　　　２重量部
ジエチレングリコール　　　　　　　　３０重量部
エチレングリコール　　　　　　　　　２０重量部
イオン交換水　　　　　　　　　　　　４０重量部
上記硬化成分　　　　　　　　　　　　　６重量部
Ｂインク
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９　　　　４重量部
ジエチレングリコール　　　　　　　　３０重量部
エチレングリコール　　　　　　　　２０重量部
イオン交換水　　　　　　　　　　　４０重量部
上記硬化成分　　　　　　　　　　　　６重量部
【０１０４】
〔プラズマ処理〕
上記ブラックマトリクスパターンを形成した基板に対し、以下の条件にてプラズマ処理を施した。
使用ガス　　：ＣＦ_４
ガス流量　　：８０ｓｃｃｍ
圧力　　　　：５０Ｐａ
ＲＦパワー　：１５０Ｗ
処理時間　　：３０ｓｅｃ
【０１０５】
〔撥インク性の評価〕
協和界面社製自動液晶ガラス洗浄・処理検査装置「ＬＣＤ−４００Ｓ」を用いて、上記プラズマ処理後のブラックマトリクス基板について、純水に対する接触角を測定した。ブラックマトリクス表面については微細パターンの周囲に設けられた幅５ｍｍの額縁上にて測定を行い、ガラス基板表面については該額縁のさらに外側のブラックマトリクスパターンの設けられていない箇所にて測定を行った。各々の純水に対する接触角は、
ガラス基板表面：８°
ブラックマトリクス表面：１１０°
であった。
【０１０６】
〔表面粗さの評価〕
ブラックマトリクス表面の表面粗さの評価はＴｅｃｎｏｒ社製触針式表面粗さ計「ＦＰ−２０」を用い、純水に対する接触角同様に幅５ｍｍの額縁上にて平均粗さ（Ｒａ）を測定した。その結果、ブラックマトリクス表面の平均粗さ（Ｒａ）は４．４ｎｍであった。
【０１０７】
〔着色部の作製〕
予め測定済みの着弾位置ずれ：α＝５μｍのインクジェット記録装置を用い、選定したヘッドと駆動波形の調整により、インク液滴径Ｘ＝２００μｍに設定したインクジェットヘッドを用い、プラズマ処理を施したブラックマトリクス基板に対して、インクの付与を行った。次いで、９０℃で１０分間、引き続き２３０℃で３０分間の熱処理を行ってインクを硬化させて着色部（画素）とし、カラーフィルタを作製した。
【０１０８】
〔混色、白抜け、着色部表面の平坦性の評価〕
得られたカラーフィルタの混色及び白抜けの評価は、光学顕微鏡による観察によって行った。また、平坦性の評価は、上記表面粗さの評価で用いた表面粗さ計を用い、各色の着色部中央部のガラス表面からの高さｄ_ｔと着色部の端部のブラックマトリクスと接する部分のガラス基板表面からの高さｄ_ｂの差（ｄ_ｔ−ｄ_ｂ）を測定し、−０．５μｍ≦（ｄ_ｔ−ｄ_ｂ）≦０．５μｍであれば平坦、（ｄ_ｔ−ｄ_ｂ）＜−０．５μｍであれば凹形状、（ｄ_ｔ−ｄ_ｂ）＞０．５μｍであれば凸形状として評価した。
【０１０９】
その結果、本例のカラーフィルタにおいては混色、白抜けは観察されず、着色部表面も平坦なものであった。
【０１１０】
（実施例２）
カーボンブラックを含有する黒色レジストとして富士フィルムオーリン製「ＣＫ−Ｓ１７１Ｘレジスト」を用い、インク液滴径を２５０μｍに設定した以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。プラズマ処理後のブラックマトリクス基板の純水に対する接触角は、
ガラス基板表面：５°
ブラックマトリクス表面：１１５°
であった。また、該ブラックマトリクス表面の平均粗さ（Ｒａ）は１０．３ｎｍであった。本例で得られたカラーフィルタについて、混色、白抜けは観察されず、着色部表面も平坦であった。
【０１１１】
（実施例３）
インク液滴径を１８０μｍに設定した以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。プラズマ処理後のブラックマトリクス基板の純水に対する接触角は、
ガラス基板表面：７°
ブラックマトリクス表面：１１５°
であった。また、該ブラックマトリクス表面の平均粗さ（Ｒａ）は８．３ｎｍであった。本例で得られたカラーフィルタについて、混色、白抜けは観察されず、着色部表面も平坦であった。
【０１１２】
（実施例４）
実施例１で用いた黒色レジストの替わりに、カーボンブラックを含まない透明感光性樹脂である富士フィルムオーリン製「ＣＴ−２０００Ｌ」を用い、その他は実施例１と同様にしてカラーフィルタを作製した。プラズマ処理後のマトリクスパターン基板の純水に対する接触角は、
ガラス基板表面：６°
マトリクスパターン表面：９６°
であった。また、該マトリクスパターン表面の平均粗さ（Ｒａ）は１．３ｎｍであった。
本例で得られたカラーフィルタについて、混色、白抜けは観察されなかった。
【０１１３】
（比較例１）
インクの液滴径を調整により、３００μｍにした以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。
本例で得られたカラーフィルタにおいては隣接画素に入り込み、混色が観察された。
【０１１４】
（比較例２）
インクの液滴径を調整により、１５０μｍにした以外は実施例１と同様にして、カラーフィルタを作製した。
本例で得られたカラーフィルタにおいては白抜けが観察された。
【０１１５】
（実施例５）
薄膜プロセスによって形成された、配線膜及び絶縁膜等が多層に積層されてなるＴＦＴ駆動基板上に画素（発光層）単位に、透明電極としてＩＴＯをスパッタリングにより厚さ４０ｎｍ形成し、フォトリソ法により、画素形状に従ってパターニングを行う。
【０１１６】
次に発光層を充填する隔壁を形成する。透明感光性樹脂（富士フイルムオーリン製「ＣＴ−２０００Ｌ」）を塗布し，所定の露光，現像，ポストベ−ク処理を行って、上記のＩＴＯ透明電極上に膜厚０．４μｍ、７５μｍ×２２５μｍの長方形の開口部を有する透明なマトリクスパターンを作成した。該基板を実施例１と同様な条件でＣＦ_４を用いたプラズマ処理を行った。ＩＴＯ透明電極上と透明マトリックスパターン上それぞれの純水に対する接触角は
ＩＴＯ透明電極上：１３°
透明マトリックスパターン上：９８°
であった。
【０１１７】
次に前記基板の隔壁内に発光層を充填した。発光層としては、電子輸送性２，５−ビス（５−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾオキサゾルイル）−チオフェン〔蛍光ピーク４５０ｎｍをもつ電子輸送性青色発光色素であり、発光中心形成化合物の１つである。以下、「ＢＢＯＴ」と記す〕３０重量％を、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール〔分子量１５０，０００、関東化学社製、以下、「ＰＶＫ」と記す〕よりなるホール輸送性ホスト化合物中に分子分散させることができるよう、両者をジクロロエタン溶液に溶解させた。もう１つの発光中心形成化合物であるナイルレッドを０．０１５モル％を溶解含有する前記ＰＶＫ−ＢＢＯＴのジクロロエタン溶液を、１８０μｍのインク液滴径に調整したインクジェット装置により透明樹脂で囲まれた隔壁内に充填、乾燥し、厚さ２００ｎｍの発光層を形成した。このとき、各画素（発光層）は独立し、隔壁間で前記発光材料を含む溶液が隣接画素で混ざることはなかった。さらにこの上に、Ｍｇ：Ａｇ（１０：１）を真空蒸着させて厚さ２００ｎｍのＭｇ：Ａｇ陰極を作った。このようにして作ったＥＬ素子の各画素に１８Ｖの電圧を印加したところ、４８０ｃｄ／ｍ^２の均一な白色発光が得られた。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隔壁幅及び画素幅と着弾位置ずれを考慮したインクの液滴径との関係を規定した事により、混色や白抜けのない画素を備えた光学素子をインクジェット方式により簡易なプロセスによって歩留まり良く製造することができ、着色部内で濃度ムラのないカラーフィルタ、発光層内で発光輝度ムラのないＥＬ素子を歩留まり良く提供することができる。よって、上記カラーフィルタを用いて、カラー表示特性に優れた液晶素子をより安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の製造方法の一実施形態の工程図である。
【図２】本発明の光学素子の製造方法におけるインク液滴径の規定範囲を説明した図である。
【図３】インクジェット方式による光学素子の製造方法において発生する混色の概念図である。
【図４】インクジェット方式による光学素子の製造方法において発生する白抜けの概念図である。
【図５】本発明の製造方法において用いうるプラズマ発生装置の構成の一例を示す模式図である。
【図６】本発明及び従来の製造方法におけるインク付与直後とインク乾燥後の画素の断面形状を示す図である。
【図７】本発明の光学素子の一実施形態であるエレクトロルミネッセンス素子の一例の断面模式図である。
【図８】本発明の光学素子の他の実施形態であるカラーフィルタの一例の断面模式図である。
【図９】本発明の液晶素子の一実施形態の断面模式図である。
【符号の説明】
１　支持基板
２　黒色レジスト層
３　ブラックマトリクス
４　開口部
５　インクジェットヘッド
６　インク
７　着色部
８　白抜け
９　上部電極
１０　下部電極
１１　被処理基板
１２　高周波電極
９１　駆動基板
９２　隔壁
９３　発光層
９４　透明電極
９６　金属層
１０１　透明基板
１０２　ブラックマトリクス
１０３　着色部
１０４　保護層
１０７　共通電極
１０８　配向膜
１０９　液晶
１１１　対向基板
１１２　画素電極
１１３　配向膜

Claims

支持基板上に少なくとも複数の画素と各隣接画素間に配設した隔壁とを有する光学素子の製造方法であって、
支持基板上に樹脂組成物からなる隔壁領域を形成する工程と、
少なくともフッ素原子を含有するガス雰囲気下で、該支持基板上にプラズマ照射するプラズマ処理工程と、
該隔壁に囲まれた画素領域に下記一般式（１）を満足する液滴径Ｘのインクをインクジェット方式により付与して画素を形成する工程とを有することを特徴とした光学素子の製造方法。
Ｓ＋２α＜Ｘ＜Ｓ＋２（Ｌ−α）　　　（１）
但し、Ｘ：液滴径（μｍ）
Ｓ：画素幅（μｍ）
Ｌ：隔壁幅（μｍ）
α：着弾位置ずれ（μｍ）
上記液滴径Ｘのインクを複数回付与することにより一画素を形成することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
上記液滴径Ｘのインクは、常に両隣接画素に対して同時に付与されないことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の製造方法。
上記プラズマ処理後の隔壁の表面粗さが、上記プラズマ処理前の表面粗さよりも大である請求項１〜３に記載の光学素子の製造方法。
上記隔壁をカーボンブラックを含む樹脂組成物で形成する請求項１〜４に記載の光学素子の製造方法。
上記プラズマ処理後の隔壁の表面の平均粗さ（Ｒａ）が３ｎｍ〜５０ｎｍである請求項５に記載の光学素子の製造方法。
上記プラズマ処理後の隔壁表面の純水に対する接触角が１１０°以上であり、支持基板表面の純水に対する接触角が２０°以下である請求項５または６に記載の光学素子の製造方法。
上記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択される少なくとも１種のハロゲンガスである請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
上記プラズマ処理工程で導入するガスが、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８から選択される少なくとも１種のハロゲンガスとＯ_２ガスとの混合ガスであり、Ｏ_２の混合比率が３０％以下である請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
上記インクが少なくとも硬化成分、水、有機溶剤を含有する請求項１〜９のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
前記支持基板が透明基板であり、前記隔壁がブラックマトリクスであるカラーフィルタを製造する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
前記画素が発光層であり、前記発光層を挟んで上下に電極を有するエレクトロルミネッセンス素子を製造する請求項１に記載の光学素子の製造方法。
支持基板上に複数の画素と隣接する画素間に位置する隔壁とを少なくとも有し、請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子。
隔壁が遮光層である請求項１３に記載の光学素子。
上記支持基板が透明基板であり、上記画素が着色剤を含有するインクで形成された着色部であり、複数色の着色部を備えたカラーフィルタである請求項１３または１４に記載の光学素子。
上記着色部上に保護層を有する請求項１５に記載の光学素子。
表面に透明導電膜を有する請求項１５または１６に記載の光学素子。
上記画素が発光層であり、該発光層を挟んで上下に電極を有するエレクトロルミネッセンス素子である請求項１３または１４に記載の光学素子。
一対の基板間に液晶を挟持してなり、一方の基板が請求項１５〜１７のいずれかに記載の光学素子を用いて構成されたことを特徴とする液晶素子。